DE19635856C2 - Verfahren und Steuerelement zum Steuern der Ausflußmenge einer Suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren der o. g. Art werden z. B. angewandt, um die in einem Drucksortierer unter Druck stehende Suspension in die freie Umgebung oder z. B. in ein Transportsystem mit einem geringeren Druck als dem in dem Drucksortierer abzuleiten. Dabei folgt also die Suspension dem anliegenden Druckgefälle und kann in vielen Fällen durch Stellventile mengenmäßig gesteuert oder geregelt werden. Es gibt aber Fälle, bei denen der anfallende Suspensionsfluß relativ gering ist oder zumindest zeitweise auf relativ geringem Wert gehalten werden soll. Dann wird bei Verwendung eines Drosselventils der eingestellte Strömungsquerschnitt zu klein, um noch eine ausreichende Betriebssicherheit zu gewährleisten. Da Suspensionen Feststoffe enthalten, können diese nämlich den kleinen Strömungsquerschnitt verstopfen, was zu Betriebsstörungen führt. Eine bekannte und preiswerte Lösung ist eine Taktschaltung, bei der durch regelmäßiges Öffnen eines Ventils die Verstopfung frei gegeben wird. Das ist wegen der Stöße mit einer Beeinträchtigung des Anlagenbetriebes verbunden. Es sind auch volumetrische Fördereinrichtungen denkbar, wie z. B. Zellenradschleusen. Diese sind aber aufwendig. Eine Austragsvorrichtung mit Taktschaltung für den Rejekt eines Drucksortierers wird in der folgenden Publikation dargestellt und beschrieben: Wochenblatt für Papierfabrikation 7 (1996), Seiten 259-264; W. Musselmann u. G. Veh, Der CentroSorter - Ein neuer Endstufensortierer für Feinsortieraufgaben. Dabei wird Verdünnungswasser in den Zulauf des Drucksortierers zugegeben, das dann die restlichen Fasern auswäscht.

Zwar sind aus der Steuer- und Regeltechnik sogenannte hydraulische Transistoren bekannt, bei denen Flüssigkeitsströme durch Zugabe einer Steuerflüssigkeit geregelt werden; das wird jedoch nicht zur Vermeidung von Verstopfungen durchgeführt, da die Auswahl von reiner nicht zur Verstopfung neigender Hydraulikflüssigkeit kein Problem ist. Diese Technik fällt in den Bereich des Regelfachmannes, der solche Apparaturen als hydraulischen Signalverstärker verwendet, z. B. dort, wo wegen Explosionsgefahr elektrische Regelungsbauteile vermieden werden. Beispiele für mechanisch-hydraulische Regler, die mit der Zugabe von Steuerflüssigkeit arbeiten, zeigt die FR 2 112 568.

In der US 4,862,837 wird ein Injektor für Kohleschlamm beschrieben. Die Menge des Kohleschlammes wird in einem Steuerelement durch Zugabe eines Steuerfluides, vorzugsweise Gas, in ein den Kohleschlamm führendes Wirbelventil eingestellt. Diese Anwendung liegt weitab von der Aufbereitung von Papierfaserstoff.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dem ohne großen Aufwand eine zuverlässige Steuerung des Mengenstroms möglich ist, wobei auch kleine Mengen pro Zeiteinheit zuverlässig gesteuert werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es nämlich, das zum Steuern verwendete Steuerelement mit relativ großen Querschnitten sowohl im Innern als auch an den Anschlüssen auszustatten. Die Zugabe des Steuerfluids kann über relativ enge Querschnitte erfolgen, sofern das verwendete Steuerfluid von der Art ist, daß es nicht zu Verstopfungen neigt. Üblicherweise wird man als Steuerfluid geklärtes Abwasser, Frischwasser oder in speziellen Fällen auch Preßluft verwenden können. Das schließt jedoch nicht aus, daß bei entsprechender Ausgestaltung des Steuerelements auch mit größeren Feststoffen belastete Flüssigkeiten verwendet werden können, zumindest wenn deren Mengenregelung (die nicht zum Verfahren gehört) möglich ist.

Die Wirbelströmung ist am einfachsten zu erzeugen, wenn das Steuerfluid in tangentialer Richtung in das Steuerelement eingepumpt wird. Der Einlauf des Steuerfluids muß dabei nicht immer streng tangential, also rechtwinkelig zum Durchmesser erfolgen.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen schematisch:

Fig. 1 ein geeignetes Steuerelement in geschnittener Seitenansicht;

Fig. 2 dasselbe in Ansicht von unten;

Fig. 3 eine Variante;

Fig. 4 eine spezielle Ausführung des Verfahrens.

Den grundsätzlichen Aufbau eines zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Steuerelementes 3 zeigt die Fig. 1. Die Suspension S wird durch den Einlaufstutzen 5 aus dem Raum höheren Druckes 1 in den im wesentlichen zylindrischen Teil des Steuerelementes eingeführt, wobei dort, wie Fig. 2 zeigt, die Flußrichtung der Suspension radial ist. Das Steuerfluid F gelangt durch das Einspritzrohr 6 ebenfalls in das zylindrische Gehäuse 4. Dabei ist der Einspritzquerschnitt 6' länglich über die axiale Erstreckung des zylindrischen Gehäuses 4 ausgeführt, so daß sich ein Breitstrahl bilden kann. Dieser erzeugt längs der Innenkontur des Gehäuses 4 eine Rotationsströmung. Dadurch wird an dem Einlauf 5' ein gegen die eintretende Suspension S gerichteter Druck aufgebaut. Die so erzeugte Mischung M gelangt radial nach innen und tritt axial am Auslauf 7 in den Raum niedrigeren Druckes 2 aus, welcher z. B. die Umgebung sein kann.

Der Apparat der Fig. 1 ist auch in Fig. 2 dargestellt, und zwar in der Ansicht von unten. Angedeutet ist hier eine eventuell vorhandene Schikane 8, mit der in der Nähe des Einlaufstutzens 5 eine weitere Druckerhöhung möglich gemacht werden kann.

In Fig. 3 erkennt man eine Variante, bei der das Steuerelement 3 Einlaufstutzen 5 und zwei Einspritzrohre 6 aufweist. Eine solche Ausführung kann in bestimmten Anwendungsfällen Vorteile bringen, wenn mehrere Suspensionsströme anfallen, die miteinander vermischt werden können oder sollen und in denselben Auslauf gelangen können. Die Einspritzrohre 6 sind hier streng tangential angeordnet.

Die Verwendung des Verfahrens in der Papierindustrie zeigt die Fig. 4 in schematischer Form. Man erkennt einen Drucksortierer 9 mit einem Sieb 12, in den durch den Einlauf 10 eine zu sortierende Stoffsuspension zugeführt wird, welche z. B. Verunreinigungen enthält. Ein Teil dieser Stoffsuspension kann das Sieb 12 passieren und gelangt in den Durchlauf 11. Der Anteil, der nicht durch das Sieb 9 gelangt, fällt als Suspension S an. Diese steht unter erhöhtem Druck und kann, wie bereits ausführlich beschrieben, durch das erfindungsgemäße Verfahren geregelt und dosierbar in die Umgebung abgegeben werden, z. B. in die Spuckstoffaufbereitung. Sehr oft sollen solche Spuckstoffströme durch das Prozeßleitsystem der Anlage geregelt werden.

Claims (19)

1. Verfahren zum Steuern der Menge einer mit unerwünschten Feststoffen angereicherten Suspension (S), die am Sieb (12) eines Drucksortierers (9) einer Papierstoffaufbereitungsanlage abgewiesen und dosierbar aus dem Drucksortierer (9) durch ein Steuerelement in einen Raum (2) niederen Druckes abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerelement (3) durch Zugabe eines Steuerfluides (F) eine Wirbelströmung erzeugt wird, daß eine Vermischung der Suspension (S) mit dem Steuerfluid (F) erfolgt und daß die Mischung (M) aus dem Steuerelement (3) in den Raum (2) niederen Druckes austritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelströmung ein Zentrifugalfeld erzeugt, dessen Kraft gegen die Einströmrichtung der Suspension (S) in das Steuerelement (3) gerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerfluid (F) aus gereinigtem Abwasser besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerfluid (F) eine Suspension ist, welche Feststoffe mit einer maximalen Erstreckung von 20 mm enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Wirbelströmung variierbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Wirbelströmung durch Änderung der Einströmgeschwindigkeit des Steuerfluids in das Steuerelement (3) variierbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Wirbelströmung durch Änderung des Einströmdruckes des Steuerfluids in das Steuerelement (3) variierbar ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellbereich der Wirbelströmung so gewählt ist, daß das Steuerfluid (F) am Einlauf (5') der aus dem Raum (1) höheren Druckes zufließenden Suspension (S) einen Druck erzeugen kann, der den Einlaufdruck der zufließenden Suspension (S) an dieser Stelle erreicht.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen Steuerfluides (F) in einem Regelkreis als Steuergröße zur Einstellung der Suspensionsmenge verwendet wird, wobei der Sollwert für die Suspensionsmenge auf Grund der festgestellten Menge der unerwünschten Feststoffe vorgegeben wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen Steuerfluides (F) in einem Regelkreis als Steuergröße zur Einstellung der Suspensionsmenge verwendet wird, wobei die Regelgröße die Antriebsleistung des Drucksortierers (9) ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen Steuerfluides (F) in einem Regelkreis als Steuergröße zur Einstellung der Suspensionsmenge verwendet wird, wobei die Regelgröße die Druckdifferenz zwischen Einlauf (10) und Durchlauf (11) des Drucksortierers ist.

12. Steuerelement zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (4) aufweist mit mindestens einem Einlaufstutzen (5) für die Suspension (S), mindestens einem tangentialen Einspritzrohr (6) für das Steuerfluid (F) und mindestens einem axialen Auslauf (7) für die Mischung (M).

13. Steuerelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (5) für die Suspension überall mindestens 30 mm weit ist.

14. Steuerelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (5) radial angeordnet ist.

15. Steuerelement nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) des Gehäuses (4) 100 bis 600 mm groß ist.

16. Steuerelement nach Anspruch 12, 13, 14, oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung (H) des Gehäuses (4) zwischen 30 und 200 mm liegt.

17. Steuerelement nach Anspruch 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzrohr (6) für das Steuerfluid (F) in einen Schlitzeinlauf über die ganze axiale Erstreckung (H) des Gehäuses (4) mündet.

18. Steuerelement nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Gehäuses (4) an seiner Innenseite mit einer Gleitschicht versehen ist.

19. Steuerelement nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Gehäuses (4) an seiner Innenseite mit mindestens einer feststehenden, druckerhöhenden Schikane (8) versehen ist.